Il sistema di ventilazione ha un ruolo cardine nella sicurezza di SPES in generale e nella sicurezza antincendio in particolare.
La funzione dell’impianto è trattare l’aria in modo da garantire che la mandata in tutti i locali abbia i requisiti termo-igrometrici richiesti, e che l’aria aspirata dai locali e immessa in atmosfera dalla ciminiera rispetti gli standard di sicurezza e che sia dunque adeguatamente filtrata.
Il “trattamento” vero e proprio dell’aria avviene in appositi impianti definiti, appunto, Unità di Trattamento dell’Aria (UTA).
Un'unità di trattamento dell'aria è un dispositivo che serve per cambiare le caratteristiche dell'aria ambientale e le adatta a degli standard produttivi; contiene l’insieme dei componenti deputati al trattamento del fluido termovettore aria, al fine di operare le necessarie trasformazioni termodinamiche per un’opportuna immissione in ambiente. Generalmente i componenti di una UTA si possono riassumere con il seguente elenco:
- un ventilatore di ripresa ed uno di mandata;
- sezioni filtranti sull’aria di ripresa e sull’aria esterna; - una camera di miscela;
- tre serrande di regolazione;
- una batteria a tubi alettati per il pre-riscaldamento dell’aria;
- una batteria a tubi alettati per il raffreddamento e la deumidificazione dell’aria; - una sezione di umidificazione e separatore di gocce;
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Fig. 3.4: Schema di funzionamento della UTA
Poiché l’aria estratta dai locali risulta attivata, non è previsto il ricircolo dell’aria, poiché si produrrebbe maggiore attivazione. Qualora fosse necessario, la ripresa dell’aria può essere realizzata o mediante estrattori (valvole di estrazione) localizzati in ambiente, deputati all’espulsione dell’aria esausta all’esterno, oppure mediante canalizzazione di espulsione e ventilatore centralizzato.
Le batterie di scambio termico sono scambiatori di calore, solitamente a tubi alettati, del tipo aria/acqua. La batteria di preriscaldamento è una batteria calda utilizzata soltanto nella climatizzazione invernale. Tale scambiatore opera un riscaldamento sensibile dell’aria di immissione, aumentando la temperatura di questa e mantenendo l'umidità specifica costante. In uscita, l’aria risulterà calda ma secca, quindi non ancora buona da immettere in ambiente. La batteria fredda viene utilizzata durante la climatizzazione estiva. Opera due trasformazioni: raffredda l'aria in ingresso e la deumidifica; in uscita dalla batteria l'aria non può essere ancora immessa. Il post-riscaldamento può essere attivato sia d'estate che d'inverno. Le usuali batterie di scambio termico sono costituite da scambiatori di calore a contatto indiretto, in cui avviene un trasferimento di energia termica tra l’aria umida (veicolata da un ventilatore) ed un mezzo, che può essere acqua in fase liquida, fluido refrigerante, o vapor d’acqua, con lo scopo di riscaldare, raffreddare e deumidificare l’aria.
La sezione umidificante è adoperata in regime invernale per umidificare l'aria in uscita dal pre-riscaldamento. L’obiettivo è aumentare l'umidità specifica della portata di aria trattata. Dopo la sezione di umidificazione, il separatore di gocce, solitamente realizzato in acciaio, separa dalla corrente di aria trattata le particelle di liquido rimaste in sospensione.
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Alla fine del percorso, l’aria avrà assunto le caratteristiche termoigrometriche richieste per essere immessa nel locale.
L’unità di trattamento aria (UTA 02) a servizio della cyclotron room è ubicata in apposita area nel vano tecnico (A17) al piano primo. L’aria viene aspirata dall’esterno del fabbricato da una griglia posizionata in copertura, filtrata in macchina con adeguati filtri, trattata termoigrometricamente e immessa in ambiente. Viene poi ripresa ed espulsa all’esterno dal camino di espulsione con una griglia collocata sulla copertura dell’edificio, tale camino di espulsione è stata posta ad adeguata distanza ed altezza dalle griglie di presa aria in modo da impedire alcuna possibilità di cortocircuitazione tra l’aria prelevata dall’esterno e l’aria espulsa dai vari impianti.
L’aria proveniente dal locale A1, è filtrata con filtri assoluti U15 e filtri molecolari a carbone attivo impregnato con idrossido di potassio, contenuti entro appositi canister, che consentano la sostituzione delle celle filtranti in sicurezza, senza venire a diretto contatto con il filtro.
La filtrazione dell’aria di mandata consente di immettere negli ambienti aria trattata e pulita. La UTA è del tipo con pannellatura sandwich con le superfici esterne in acciaio zincato verniciato e quelle interne in acciaio inox AISI 316L, perfettamente pulibili; l’isolamento termico in poliuretano espanso è posto all’interno delle due pareti in lamiera, e pertanto non a contatto con l’aria. Lo spessore dei pannelli è adatto a sopportare le differenti pressioni richieste (-60 Pa rispetto alla pressione atmosferica). La UTA è dotata di doppi ventilatori (uno di riserva) del tipo plug-fan sia di mandata che di ripresa. Le canalizzazioni di aspirazione esterna fino alle UTA sono in poliuretano espanso rigido rivestito con una lamina di alluminio goffrata, le canalizzazioni di mandata dell’aria sono in acciaio zincato non saldato fino ai tratti interni ai muri, che sono in acciaio inox AISI 304 con giunzioni saldate; i tratti seguenti in uscita dai locali e fino ai filtri, sono in acciaio zincato con giunzioni saldate. Le tubazioni dai filtri fino alla ciminiera sono in acciaio zincato non saldato, con giunzioni a tenuta a bicchiere.
È stata prevista la coibentazione (esterna ai canali), per evitare dispersioni termiche e/o formazione di condensa, delle canalizzazioni di mandata, ripresa e presa aria esterna poste all’interno del vano tecnico, eseguita con materassino di lana di vetro e finitura in lamierino di alluminio. Anche le tubazioni di alimentazione batterie calde e fredda,
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come del resto tutte le valvole, gli accessori e le elettropompe sono isolate termicamente, in osservanza della Legge 10/91.
L’umidificazione dell’aria avviene mediante l’impiego di umidificatori ad acqua nebulizzata ad alta pressione (con riserva); per l’alimentazione di tutti i sistemi di umidificazione dell’aria viene usata acqua demineralizzata osmotizzata.
L’unità di trattamento aria (UTA 01) a servizio dei bunker ISOL è ubicata in apposita area nel vano tecnico (A17) al piano primo accanto alla UTA02. L’aria viene aspirata dall’esterno del fabbricato da una griglia posizionata in copertura, filtrata in macchina con adeguati filtri, trattata termoigrometricamente, immessa in ambiente nel locale A8, transitata attraverso il locale A7 e ripresa ed espulsa all’esterno dalla testata ventilante di ripresa/espulsione EXP 01.
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Fig. 3.6: Schema dei flussi della ventilazione in aspirazione
L’aria viene aspirata dall’esterno del fabbricato da una griglia posizionata in copertura, filtrata in macchina con adeguati filtri, trattata termoigrometricamente e immessa in ambiente. Viene poi ripresa ed espulsa all’esterno dal camino di espulsione con una griglia collocata sulla copertura dell’edificio, tale camino di espulsione è stata posta ad adeguata distanza dalle griglie di presa aria in modo da impedire alcuna possibilità di cortocircuitazione tra l’aria prelevata dall’esterno e l’aria espulsa dai vari impianti. La filtrazione assoluta dell’aria di mandata consente di immettere negli ambienti aria trattata e pulita. La UTA è del tipo con pannellatura sandwich con le superfici esterne in acciaio zincato verniciato e quelle interne in acciaio inox AISI 316L, perfettamente pulibili; l’isolamento termico in poliuretano espanso è stato posto all’interno delle due pareti in lamiera, e pertanto non a contatto con l’aria. Lo spessore dei pannelli è adatto a sopportare le differenti pressioni richieste (-80 Pa rispetto alla pressione atmosferica). La UTA è dotata di doppi ventilatori (uno di riserva) del tipo plug-fan. Le canalizzazioni di aspirazione esterna fino alle UTA sono in poliuretano espanso rigido rivestito con una lamina di alluminio goffrata, le canalizzazioni di mandata dell’aria sono in acciaio zincato non saldato fino ai tratti interni ai muri, che sono in acciaio inox AISI 304 con giunzioni saldate; i tratti seguenti in uscita dai locali e fino ai filtri, sono
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in acciaio zincato con giunzioni saldate. Le tubazioni dai filtri fino alla ciminiera sono in acciaio zincato non saldato, con giunzioni a tenuta a bicchiere.
E’ stata prevista la coibentazione (esterna ai canali), per evitare dispersioni termiche e/o formazione di condensa, delle canalizzazioni di mandata e presa aria esterna poste all’interno del vano tecnico, eseguita con materassino di lana di vetro e finitura in lamierino di alluminio.
Anche le tubazioni di alimentazione batterie calde e fredda, come del resto tutte le valvole, gli accessori e le elettropompe sono isolate termicamente, in osservanza della Legge 10/91.
L’umidificazione dell’aria avviene mediante l’impiego di umidificatori ad acqua nebulizzata ad alta pressione; per l’alimentazione di tutti i sistemi di umidificazione dell’aria viene usata acqua demineralizzata osmotizzata.
Una volta immessa nei locali l’aria trattata e pulita viene attivata dall’atmosfera radioattiva. Deve dunque essere filtrata prima di poter essere reimmessa in atmosfera. I filtri vengono installati sia in mandata dell’aria con lo scopo di filtrare l’aria presa dall’esterno, che in ripresa, in quanto, come si è già detto, nelle sale sperimentali l’aria sarà potenzialmente attivata, di conseguenza i filtri hanno lo scopo di bloccare il particolato radioattivo presente nell’aria aspirata.
I filtri installati sono di 2 tipi:
- Filtrazione assoluta – classe di efficienza U15;
- Filtrazione - filtri molecolari a carbone attivo impregnato con idrossido di potassio.
I filtri assoluti sono composti da foglietti filtranti di microfibre assemblati in più strati, separati da setti in alluminio. I foglietti filtranti in microfibra hanno il compito di bloccare le particelle solide inquinanti (o particolato) presenti nella corrente fluida da trattare. I filtri HEPA (High Efficiency Particulate Air filter) e i filtri ULPA (Ultra Low Penetration Air) fanno parte della categoria dei cosiddetti "filtri assoluti". Il termine "filtro assoluto" è giustificato dal fatto che i filtri HEPA e ULPA hanno una elevata efficienza di filtrazione. In particolare i filtri ULPA presentano un'efficienza di filtrazione tra il 99,9995% (U15) e il 99,999995% (U17).
Vengono classificati in base all'efficienza di filtrazione delle particelle di 0.3 μm.
La filtrazione sui carboni attivi, invece, è una tecnologia di depurazione dell'aria per mezzo della quale una corrente gassosa viene privata degli elementi inquinanti
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facendola passare attraverso un filtro che contiene carbone attivo. L'operazione si basa sulla capacità del carbone attivo di adsorbire, grazie alla sua porosità, la maggior parte delle sostanze organiche e sulla conseguente possibilità di estrarle utilizzando un "veicolo" che generalmente è vapore o azoto.
L’adsorbimento è un fenomeno prevalentemente fisico, in cui le molecole delle sostanze adsorbite vengono trattenute sul carbone da forze deboli tipo Van der Waals. Al contempo vi è una parziale deposizione delle particelle colloidali sulla superficie del carbone. Mediante il trattamento a carboni attivi la corrente aeriforme, contenente inquinanti aerodispersi, viene aspirata da uno o più ventilatori, a valle dei quali può essere installato un filtro a protezione del carbone e una batteria di condizionamento (per ottimizzare umidità e temperatura). Il carbone è contenuto negli assorbitori, di cui almeno uno in fase di rigenerazione. L'aeriforme inquinato, attraversando il carbone, deposita gli organici e viene direttamente espulso depurato al camino.
Il carbone esausto deve essere estratto dai filtri per poi essere smaltito in idonea discarica.
I filtri assoluti di classe U15 hanno il telaio in lamiera d’acciaio, con sigillante poliuretanico bicomponente e guarnizione di tenuta colata (senza giunzioni).
I filtri a carboni attivi sono invece in lamiera d’acciaio saldata a tenuta stagna, protetta da verniciatura epossidica a forno, pannello frontale asportabile, con guarnizione di tenuta perimetrale e chiusura mediante tiranti ribaltabili con serraggio a volantino.
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Capitolo 4
L’analisi preliminare
La progettazione antincendio basata sul metodo prestazionale si costituisce di due fasi: l’analisi preliminare, in cui vengono definiti il progetto e gli obiettivi della sicurezza antincendio, e l’analisi quantitativa, in cui vengono effettivamente scelte e dimensionate le soluzioni progettuali. Questo capitolo tratterà la definizione dell’analisi preliminare.